上承式箱型混凝土拱橋荷載試驗(yàn)分析

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1、萬(wàn)方數(shù)據(jù)總第243期交通科技SerialNo．2432010年第6期TransportationScience＆TechnologyNo．6Dec．2010130I10．3963／j．issrl．1671—7570．2010．06．005上承式箱型混凝土拱橋荷載試驗(yàn)分析葉張顏(恩施市路橋公司恩施445000)摘要通過(guò)對(duì)恩施市連珠大橋進(jìn)行靜載、脈動(dòng)和現(xiàn)場(chǎng)荷載試驗(yàn)．測(cè)得結(jié)構(gòu)的各種力學(xué)指標(biāo)和性能指標(biāo)．并與理論計(jì)算值及相應(yīng)的規(guī)范規(guī)程要求進(jìn)行了對(duì)比，從而對(duì)橋梁的整體性能和結(jié)構(gòu)的安全性做出了評(píng)價(jià)。試驗(yàn)結(jié)果表明，該橋的主體結(jié)構(gòu)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，達(dá)到了設(shè)計(jì)要

2、求的承載能力。關(guān)鍵詞上承式箱型拱橋荷載試驗(yàn)承載能力鋼筋混凝土箱型拱橋具有截面挖空率大、用料省、受力合理、抗彎和抗扭剛度大、施工時(shí)穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，是大跨徑鋼筋混凝土拱橋的一種比較經(jīng)濟(jì)、合理的型式u]。恩施市連珠大橋橫跨清江，橋梁跨徑組合為2×13m+901TI+181TI。主橋?yàn)樯铣惺狡胀ㄏ湫位炷凉皹?，凈?0m，凈矢高13．846121，凈矢跨比1／／6．5，拱軸系數(shù)m—1．756，主拱圈為等截面懸鏈線(xiàn)單箱三室箱形拱。采用平衡重轉(zhuǎn)體施工。設(shè)計(jì)荷載：城市一A級(jí)，人群荷載4kN／m2。1試驗(yàn)內(nèi)容為了對(duì)本橋設(shè)計(jì)與施工質(zhì)量、結(jié)構(gòu)的可靠性做出準(zhǔn)確

3、的評(píng)價(jià)，為竣工驗(yàn)收提供技術(shù)依據(jù)，并對(duì)橋跨結(jié)構(gòu)的實(shí)際工作狀態(tài)有更直接了解，判斷實(shí)際承載能力，評(píng)價(jià)其在設(shè)計(jì)使用荷載下的工作性能，依據(jù)相應(yīng)的規(guī)范對(duì)本橋進(jìn)行了荷載試驗(yàn)[2]。主要測(cè)定結(jié)構(gòu)的典型部位在靜載作用下的應(yīng)變、撓度、拱腳位移及自振狀態(tài)的相關(guān)參數(shù)，通過(guò)分析，與理論值進(jìn)行比較，得出相關(guān)結(jié)論[3]。本橋測(cè)試內(nèi)容主要包括：①兩岸拱腳位移；②控制截面的應(yīng)變、撓度；③裂縫的監(jiān)測(cè)；④橋梁的自振頻率。2荷載方案的確定2．1控制截面的確定根據(jù)上承式拱橋的受力特點(diǎn)，考慮正彎矩最大，負(fù)彎矩最大，軸力最大及試驗(yàn)過(guò)程中裂縫的發(fā)展?fàn)顩r，確定的控制截面見(jiàn)圖1。收稿日期：

4、2010—07—20口圖1主梁控制截面布置圖2．2測(cè)點(diǎn)的布置(1)拱腳位移測(cè)點(diǎn)的布置。在兩岸拱腳處分別設(shè)置一個(gè)垂直向測(cè)點(diǎn)和一個(gè)水平向測(cè)點(diǎn)。(2)靜載撓度測(cè)點(diǎn)的布置。在A(yíng)、B控制截面上、下游各布置1個(gè)撓度測(cè)點(diǎn)，測(cè)點(diǎn)布置見(jiàn)圖2。(3)靜載應(yīng)變測(cè)點(diǎn)的布置。A、C、D控制截面的應(yīng)變測(cè)點(diǎn)的布置見(jiàn)圖2～4?！粔櫷凌穂％]：][2。]圖2A、B斷面撓度測(cè)點(diǎn)布置圖上游l2345圖3A斷面彎曲應(yīng)變測(cè)點(diǎn)布置圖逖l2345垃678910圖4C、D斷面應(yīng)力測(cè)點(diǎn)布置圖2．3試驗(yàn)荷載的加載原則各工況下試驗(yàn)所需加載車(chē)輛的數(shù)量將根據(jù)設(shè)萬(wàn)方數(shù)據(jù)2010年第6期葉張顏：上承

5、式箱型混凝土拱橋荷載試驗(yàn)分析計(jì)標(biāo)準(zhǔn)活荷載產(chǎn)生的最不利效應(yīng)值按等效原則換算，控制效率系數(shù)在[o．8，1．053之間。3理論計(jì)算本次試驗(yàn)用MIDAS／ci訪(fǎng)l建模，根據(jù)加載原則，確定試驗(yàn)所需車(chē)輛為6輛32t單后軸載重車(chē)，前軸距后軸4．5m，前軸重6t，后軸重26t。4靜載試驗(yàn)結(jié)果為了得到精確可靠的數(shù)據(jù)，試驗(yàn)前對(duì)所有儀器進(jìn)行了檢定。試驗(yàn)前進(jìn)行了預(yù)演和溫漂試驗(yàn)，及時(shí)更正了不良測(cè)點(diǎn)。每個(gè)工況的最大溫差不超過(guò)1℃。試驗(yàn)完成后，根據(jù)導(dǎo)線(xiàn)電阻和應(yīng)變片電阻，對(duì)每個(gè)應(yīng)變值逐一校正。4．1拱腳位移在試驗(yàn)過(guò)程中，兩岸拱腳未發(fā)生位移。4．2撓度結(jié)果以控制截面A在中

6、載作用下的實(shí)測(cè)撓度與理論計(jì)算值比較結(jié)果為例，其結(jié)果見(jiàn)表1。表1中載作用下A截面各測(cè)點(diǎn)撓度由表1可以看出，在中載作用下，截面A的各測(cè)點(diǎn)撓度校驗(yàn)系數(shù)都小于1，通過(guò)試驗(yàn)與理論計(jì)算分析，B、D截面在各工況下，各測(cè)點(diǎn)的撓度實(shí)測(cè)與理論的比值也都小于1，且殘余撓度較小，殘余撓度與總撓度的比值小于規(guī)范容許值20％。試驗(yàn)中撓度最大值為3．60mm，小于規(guī)范允許撓度值。說(shuō)明橋梁的荷載一變形性能正常，結(jié)構(gòu)整體剛度滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。4．3應(yīng)變結(jié)果以控制截面A在中載作用下的實(shí)測(cè)應(yīng)變與理論計(jì)算值比較結(jié)果為例，其結(jié)果見(jiàn)表2。表2中載作用下A截面各測(cè)點(diǎn)應(yīng)變由表2可以看出，在

7、中載作用下，截面A的各測(cè)點(diǎn)應(yīng)變校驗(yàn)系數(shù)都小于1，通過(guò)試驗(yàn)與理論計(jì)算比較得出，C、D截面在各工況下，各測(cè)點(diǎn)的應(yīng)變校驗(yàn)系數(shù)也都小于l，且殘余應(yīng)變較小，殘余應(yīng)變與總應(yīng)變的比值小于規(guī)范容許值20％。說(shuō)明橋梁的荷載一應(yīng)變正常，結(jié)構(gòu)整體承載能力滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。4．4裂縫監(jiān)測(cè)試驗(yàn)過(guò)程中，箱梁未產(chǎn)生裂縫。5脈動(dòng)試驗(yàn)脈動(dòng)試驗(yàn)使用高靈敏度的傳感器和放大器，測(cè)量外界各種因素所引起的橋梁微小且不規(guī)則的振動(dòng)，然后進(jìn)行頻譜分析，最終得到橋梁結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性(自振頻率、振型和阻尼比)。5．1測(cè)點(diǎn)布置脈動(dòng)試驗(yàn)設(shè)3個(gè)豎向振動(dòng)測(cè)點(diǎn)(不含激勵(lì)拾振器)，布置拾振器，分別布置在L／4

8、、跨中、3L／4截面處。5．2結(jié)果分析實(shí)測(cè)豎向一階基頻為3．460Hz，大于理論計(jì)算值2．501Hz，實(shí)測(cè)豎向二階基頻為5．519Hz，大于理論計(jì)算值3．630Hz，說(shuō)明橋梁的剛度滿(mǎn)足要求。其